(2.9)-項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)8 單片機(jī)串口收發(fā)控制

單片機(jī)原理與應(yīng)用

——實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目8單片機(jī)串行口收發(fā)項(xiàng)目的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)項(xiàng)目的任務(wù)項(xiàng)目涉及的相關(guān)知識(shí)項(xiàng)目的實(shí)施硬件電路程序編制聯(lián)合調(diào)試項(xiàng)目的主要內(nèi)容和學(xué)習(xí)目標(biāo)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)目標(biāo)通過本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，了解STC15系列單片機(jī)串行口的工作原理及應(yīng)用方法項(xiàng)目的任務(wù)建立基于STC15F系列單片機(jī)的最小系統(tǒng)通過STC15F單片機(jī)的2個(gè)I/O口，分別連接2個(gè)LED指示燈，通過微機(jī)串口發(fā)出指令控制這兩個(gè)LED燈打開或者關(guān)閉。項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串口通訊的概念STC15F系列單片機(jī)串行口1的相關(guān)控制寄存器STC15F系列單片機(jī)串行口1的工作方式STC15F系列單片機(jī)串行口1的波特率設(shè)置STC15F系列單片機(jī)串行口的使用方法項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)常用通信方式有兩種：并行通信和串行通信。并行通信是通過多條數(shù)據(jù)線同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的每一位，如右圖所示。其特點(diǎn)是：傳送速度快，但所需數(shù)據(jù)線多，適用于近距離通信。串行通信是通過單條數(shù)據(jù)線一位一位按順序傳送數(shù)據(jù)，如右下圖所示。其特點(diǎn)是：傳送速度慢，但僅需較少的數(shù)據(jù)線，故適用于遠(yuǎn)距離通信。串行通信有兩種方式：異步串行通信和同步串行通信。項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行通信有兩種方式：異步串行通信異步通信是以字符為單位組成字符幀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)?，字符之間沒有固定的時(shí)間間隔要求，而每個(gè)字符中的各位則以固定的時(shí)間傳送。收發(fā)雙方可以由各自的時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。這兩個(gè)時(shí)鐘源彼此獨(dú)立，互不同步，但要求傳送速率一致。同步串行通信通信中必須始終保持精確的同步時(shí)鐘，即收發(fā)雙方要嚴(yán)格的同步（常用的做法是兩個(gè)設(shè)備使用同一個(gè)時(shí)鐘源）。項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)異步串行通信字符幀：字符幀也叫數(shù)據(jù)幀，由起始位、數(shù)據(jù)位（純數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)加校驗(yàn)位）和停止位等三部分組成項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)異步串行通信波特率（baudrate）：波特率為每秒鐘傳送二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，也叫比特?cái)?shù)，單位為bit/s，即位/秒。波特率用于表征數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，波特率越高，?shù)據(jù)傳輸速度越快。但波特率和字符的實(shí)際傳輸速率不同，字符的實(shí)際傳輸速率是每秒內(nèi)所傳字符幀的幀數(shù)，而字符的實(shí)際傳送速率和字符幀格式有關(guān)。例如，波特率為1200bps的通信系統(tǒng)，若采用每一字符幀包含11位數(shù)據(jù)，則字符的實(shí)際傳輸速率為1200／11=109.09幀／秒；若改用每一字符幀包含14位數(shù)據(jù)，其中含3位空閑位，則字符的實(shí)際傳輸速率為1200／14=85.71幀／秒。通常，異步通信的波特率通常為50～115200bit/s，使用較多的有1200、2400、9600b/s等項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)STC15F2K60S2單片機(jī)內(nèi)部有2個(gè)可編程全雙工串行通信接口，它們具有UART的全部功能。每個(gè)串行口由兩個(gè)數(shù)據(jù)緩沖器、一個(gè)移位寄存器、一個(gè)串行控制器和一個(gè)波特率發(fā)生器等組成。每個(gè)串行口的數(shù)據(jù)緩沖器由兩個(gè)相互獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器構(gòu)成，可以同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖器只能寫入而不能讀出，接收緩沖器只能讀出而不能寫入，因而兩個(gè)緩沖器可以共用一個(gè)地址碼。項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的控制寄存器串行口1控制寄存器SCON電源及波特率選擇寄存器PCON輔助寄存器AUXR的UART_M0x6項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的控制寄存器串行口1控制寄存器SCON串行口1控制寄存器SCON用于設(shè)定串行口1的工作方式、接收控制以及設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志。字節(jié)地址為98H，可進(jìn)行位尋址，單片機(jī)復(fù)位時(shí)，所有位全為0，其格式為：地址B7B6B5B4B3B2B1B0復(fù)位值SCON98HSM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRI00000000項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的控制寄存器串行口1控制寄存器SCONSM0、SM1：串行口工作方式選擇位，可選擇4種工作方式：寄存器位B7B6B5B4B3B2B1B0SCON位名稱SM0/FESM1SM2RENTB8RB8TIRISM0SM1工作方式功能說明波特率00方式0同步移位串行方式：移位寄存器當(dāng)UART_M0x6=0時(shí)，波特率是SYSclk/12當(dāng)UART_M0x6=1時(shí)，波特率是SYSclk/201方式18位UART，波特率可變可變，取決于T1或T2的溢出率串口1通常用定時(shí)器T1做波特率發(fā)生器，且工作于方式0，此時(shí)波特率=T1溢出率/410方式29位UART（（1+SMOD）/64）×SYSclk系統(tǒng)工作時(shí)鐘頻率11方式39位UART，波特率可變可變，取決于T1或T2的溢出率項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的控制寄存器電源控制寄存器PCON電源控制寄存器PCON中的SMOD/PCON.7用于設(shè)置方式1、方式2、方式3的波特率是否加倍。其地址為87H，復(fù)位值為30H，不可位尋址。其中SMOD、SMOD0兩位與串口控制有關(guān)。寄存器位B7B6B5B4B3B2B1B0PCON位名稱SMODSMOD0LVDFPOFGF1GF0PDIDL項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的控制寄存器輔助寄存器AUXR輔助寄存器AUXR，地址8EH，不可位尋址：寄存器位B7B6B5B4B3B2B1B0AUXR位名稱T0x12T1x12UART_M0x6T2RT2_C/

TT2x12EXTRAMS1ST2項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的控制寄存器輔助寄存器AUXRUART_M0x6：串口模式的通信速度設(shè)置位。0，串行口1方式0的速度是傳統(tǒng)8051單片機(jī)串口的速度，12分頻；波特率是SYSclk/121，串行口1方式0的速度是傳統(tǒng)8051單片機(jī)串口速度的6倍，2分頻；波特率是SYSclk/2。S1ST2：串行口1（UART1）選擇定時(shí)器2作波特率發(fā)生器的控制位0，選擇定時(shí)器1作為串行口1（UART1）的波特率發(fā)生器；1，選擇定時(shí)器2作為串行口1(UART1)的波特率發(fā)生器，此時(shí)定時(shí)器1得到釋放，可以作為獨(dú)立定時(shí)器使用寄存器位B7B6B5B4B3B2B1B0AUXR位名稱T0x12T1x12UART_M0x6T2RT2_C/

TT2x12EXTRAMS1ST2項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的波特率設(shè)置方式0和方式2的波特率是固定的：

方式0時(shí)與UART_M0x6有關(guān)，UART_M0x6=0時(shí)，波特率=SYSclk/12

方式2波特率=2SMOD/64×(SYSclk系統(tǒng)工作時(shí)鐘頻率)

其中，SMOD為特殊功能寄存器PCON中的最高位。方式1和方式3的波特率可變，與定時(shí)器的溢出率有關(guān)。用T1作為波特率發(fā)生器時(shí)，典型的用法是使得T1工作在定時(shí)方式2，此時(shí)溢出率取決于TH1中的初值： T1溢出率=SYSclk/(256-TH1)

由此得方式1和方式3波特率的計(jì)算公式為：波特率=(2SMOD/32)×（T1溢出率）項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的波特率設(shè)置方式1和方式3的波特率項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)串行口1的波特率設(shè)置常用波特率與定時(shí)器/計(jì)數(shù)器各參數(shù)之間的關(guān)系項(xiàng)目相關(guān)知識(shí)STC15F2K60S2單片機(jī)串行通信使用要點(diǎn)設(shè)置串行口的工作方式：設(shè)置SCON寄存器的SM0和SM1。正確設(shè)置波特率：根據(jù)需要確定波特率發(fā)生器的定時(shí)器（AUXR的S1ST2位），并根據(jù)通信的波特率計(jì)算定時(shí)器的初值。STC15F2K60S2單片機(jī)是一個(gè)時(shí)鐘周期的單片機(jī)，選用定時(shí)器作為波特率發(fā)生器時(shí)，應(yīng)注意時(shí)鐘分頻的設(shè)置與波特率之間的關(guān)系，1T模式下的波特率是相同條件下12T模式的12倍，涉及到AUXR寄存器的T1x12或者T2x12位。合理設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)及打開相應(yīng)的中斷控制位：涉及到寄存器位PS、ES和EA，如果需要接收，還需要使REN位置1。中斷請(qǐng)求標(biāo)志TI和RI，需要軟件清零硬件電路最小系統(tǒng)+應(yīng)用電路電路原理圖硬件電路編程準(zhǔn)備兩個(gè)LED燈連接到IO口：如P1口的P1.0和P1.1串行通訊參數(shù)：波特率：9600